Bi_2O_2CO_3微/纳米片的合成及其光催化降解RhB

以尿素为碳源,通过水热法成功合成了片状光催化剂Bi_2O_2CO_3。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等对Bi_2O_2CO_3进行了表征。考察了不同尿素加入量对Bi_2O_2CO_3形貌、结构和光催化降解罗丹明B性能的影响。结果表明:所合成Bi_2O_2CO_3尺寸均小于2μm;尿素加入量为0.1g所合成Bi_2O_2CO_3的吸收边为394 nm,带隙能量为3.14 eV。该样品在可见光下光照200 min可将Rh B降解50%,紫外光下光照120 min, RhB的降解率为80%,均高于商品TiO_2对RhB的降解率。自由基抑制实验表明,超氧自由基和空穴是Bi_2O_2CO_3在光催化降解过程中主要的活性物种。循环降解实验发现,Bi_2O_2CO_3具有较高的光催化稳定性和重复利用性。     

复合光催化剂Bi_5O_7I/Ag_3PO_4的制备及其光催化性能研究

合成了一系列不同质量比的Bi_5O_7I/Ag_3PO_4复合光催化剂,并通过XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS分别对其晶体结构、官能团、微观形貌和吸收光谱进行表征。利用模拟太阳光照射下罗丹明B(RhB)的降解速率评估所制备样品的光催化性能。结果表明,复合材料的光催化活性均高于纯Bi_5O_7I或Ag_3PO_4;其中Bi_5O_7I/Ag_3PO_4-25%的光降解能力更为显著,最佳条件下RhB仅需50 min即可完全降解,TOC去除率高达59.89%。捕获实验证实光催化过程中的主要活性物质是羟基自由基(·OH)和光生空穴(h~+)。     

剥离蒙脱石表面原位构建Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)SiO_(5)异质结及其光催化活性EI北大核心CSCD

采用一步法,在剥离蒙脱石表面原位构建了Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)SiO_(5)异质结,系统研究了其物相结构、微观形貌和光学特征。制备过程中,剥离蒙脱石除作为Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)SiO_(5)异质结生长的骨架,还可以作为硅源得到Bi_(2)SiO_(5)。结果表明:与纯α-Bi_(2)O_(3)相比,在模拟太阳光的照射下,Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)SiO_(5)异质结表现出对罗丹明B有优良降解性能,这主要是由于Bi_(2)O_(3)与Bi_(2)SiO_(5)之间形成的p-n结以及高的比表面积所引起的。此外,还提出了光催化反应机理。本工作提供了一种构建低成本污染物降解催化剂的新方法,拓展了蒙脱石的新应用。     

草酸协同ZrO_2-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)复合催化剂降解罗丹明B及其机理

通过水热、沉淀两步法制备ZrO_2-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)复合材料,采用SEM、TEM、XPS、UV-Vis DRS和电化学测试等进行表征。结果表明,ZrO_2附着在(NH_4)_3PW_(12)O_(40)表面,对紫外光的吸收能力增强;电化学测试表明,ZrO_2-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)的载流子分离效率高于单体。草酸浓度为1 mmol/L,初始pH为2,ZrO_2-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)在30 min内光催化降解RhB效率达到99.7%。自由基捕获实验表明,O_2·^-为主要活性物种,草酸产生的CO_2·-为主要活性物种,草酸产生的CO_2·^-与h-与h⁺产生O_2·+产生O_2·^-,促进光催化反应。     

组装态Bi_5O_7I纳米材料的制备及其光催化性能研究

以硝酸铋、PEG 4000、NaCl、KI和NaOH为原料,通过简单的液相沉淀法制备出组装态Bi_5O_7I纳米材料。通过XRD、XPS、SEM、UV-Vis等对所得产物进行测试和表征,研究了不同NaCl和KI的添加量对Bi_5O_7I的形成和光催化活性的影响,并对光催化反应机理进行了探索。结果表明,NaCl和KI的加入量分别为45 mL和5 mL时,所得Bi_5O_7I样品光催化性能最好;见光2 h后,对罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和环丙沙星(CIP)的光催化降解率分别为92. 53%、88. 15%、42. 33%。     

Bi_2MoO_6和Bi_2WO_6材料的合成和光催化性能研究

本课题利用水热法一步合成了钼酸铋(Bi_2Mo O_6)和钨酸铋(Bi_2WO_6)两种半导体光催化剂。借助红外光谱(IR)、X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构、表面结构进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,借助太阳光为光源,研究了两种催化剂材料在不同光催化时间下对有机染料的光催化性能影响。结果表明,纳米片结构的Bi_2WO_6对有机染料的降解综合性能要优越于纳米线团簇结构的Bi_2Mo O_6材料,尤其是Bi_2WO_6催化剂对罗丹明B染料的降解度在光催化5小时后可以达到80%。     

一步法合成Bi4O5BrxI2-x用于污染物高效光催化降解

文中采用一步溶剂热法合成一系列不同Br/I比例的Bi_4O_5Br_xI_(2-x)光催化剂,通过XRD、场发射扫描电子显微镜、BET、紫外可见红外漫反射仪、PL、电化学等表征手段对样品进行分析。在可见光下降解苯酚作为探针实验,研究了其光催化性能。结果表明:Bi_4O_5Br_(1.2)I_(0.8)的降解效率最高,60 min的降解效率可达到94.6%,分别为Bi_4O_5Br_2和Bi_4O_5I_2的9.91和1.55倍;经过5个周期的循环实验,Bi_4O_5Br_(1.2)I_(0.8)光催化剂的稳定性保持良好,这种出色的光催化降解性能也广泛适用于其他无色持久性有机物。最后,对光降解污染物的机理进行了分析,催化活性的提高归因于富铋策略与固溶体的协同作用。这项工作为高活性环境修复型光催化剂的设计提供了思路。     

暴露晶面对Bi_2O_3/BiOCl复合纳米材料光催化性能的影响

采用热氧化法分别制备了Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(001)的BiOCl纳米片(001-BiOCl)和Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(010)的BiOCl纳米片(010-BiOCl)复合材料。采用XRD,SEM对样品的结构与形貌进行分析,采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)测试样品的光吸收性质,采用氙灯辐照下光催化降解罗丹明B的方法测试不同样品的光催化活性。结果表明,Bi_2O_3/001-BiOCl样品具有更好的光催化性能,其光催化降解效率是Bi_2O_3/010-BiOCl的5.5倍,Bi_2O_3/001-BiOCl优良的光催化活性与Bi_2O_3纳米颗粒对可见光的吸收及001-BiOCl在[001]方向的内部电场有关。     

Bi2WO6复合g-C3N4的制备及其光催化降解甲苯的研究

通过高温热解三聚氰胺制备石墨相氮化碳,再利用水热法合成不同Bi_2WO_6含量的Bi_2WO_6-CN复合材料体系并进行了光催化降解实验,利用一系列表征方法对其结构表征。对Bi_2WO_6的复合量、催化剂投放量以及光照强度等对光催化性能的影响因素进行了考察。结果表明,Bi_2WO_6与g-C_3N_4成功复合到了一起,形成异质结,且明显提高了光催化性能。在Bi_2WO_6的复合量、催化剂投放量以及光照强度分别为60%、100mg和光距15cm的条件下,制备的改性石墨相氮化碳对甲苯的光催化降解率可达72%。     

不同有机醇条件下溶剂热法制备Ga_2O_3及其光催化性能研究

以水(water)、异丙醇(IPA)、正戊醇(n-PTL)和正己醇(n-H)为溶剂,采用溶剂热法制备了Ga_2O_3(Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H))。利用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UVVis DRS)、比表面积测定仪(BET)对催化剂晶相结构、形貌、比表面积以及其带隙进行了表征。表明,其中Ga_2-O_(3water)为α-Ga_2O_3,Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)都为β-Ga_2O_3,菱柱状形貌;Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)的比表面积分别为8.564,12.77,10.75,9.776 m~2/g,其中Ga_2O_(3IPA)的比表面积最大。在紫外光(λ387nm)照射下,以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标污染物在相同条件下,比较光催化降解RhB特性发现,Ga_2O_(3IPA)活性最好,反应4h,RhB基本降解完全。通过测定RhB降解过程中红外吸收光谱及TOC的变化,Ga_2O_(3IPA)对RhB深度氧化矿化效率高。运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化及捕获实验,表明Ga_2O_(3IPA)的光催化降解过程涉及空穴、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O_2~(·-))的氧化历程。     

溶剂热法制备多级纳米结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)及其光电性能研究

采用溶剂热法制备多级结构钛酸铋(Bi_(4)Ti_(3)O_(12))纳米材料,该材料由纳米片堆叠成层状,再自组装成5μm微米球状结构。表征该Bi_(4)Ti_(3)O_(12)纳米结构的光电性能,并与纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能进行对比。结果表明,该多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能较纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)提高了10倍。紫外-可见光吸收谱表明多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的禁带宽度小于纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)。多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)材料中纳米片暴露的晶面是影响材料光电性能的重要因素。     

Sb_2O_3/BiOBr复合物的制备及其对RhB的去污作用

为了进一步提高BiOBr在可见光范围内的光催化性能,通过简单的低温液相法制备了不同质量掺杂比的三氧化二锑/溴氧化铋(Sb_2O_3/BiOBr)复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜形貌分析(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis/DRS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为目标污染物,在模拟可见光条件下研究了复合物对RhB的光催化降解性能。结果表明,Sb_2O_3的掺杂显著提高了复合物的吸附能力;同时,Sb_2O_3的掺杂促进了BiOBr表面羟基(OH~-)的产生,该基团能够有效捕获空穴(h~+),从而提高光催化活性。当Sb_2O_3掺杂量为3%(质量分数)时降解效果最佳,60min内Rh B的降解率比纯相BiOBr提高了20.03%,达到了95.41%。多次重复实验,复合物的光催化性能并没有发生明显的减弱,表明复合物同时也具有较好的稳定性。     

Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用机械混合/热处理的方法制备了具有异质结结构的Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂,利用XRD、SEM及UVVis对所制备的复合光催化剂的结构与形貌进行了表征。结果表明,复合光催化剂中形成了异质结构,其禁带宽度减小,吸收带边红移,可见光吸收增加。以Rh B为目标污染物评价复合光催化剂的活性,考察了不同g-C_3N_4复合量对光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型复合光催化剂的光催化活性明显优于单相Bi_4Ti_3O_(12);当g-C_3N_4的质量分数为20%时,其光催化性能最佳(90 min达92. 8%),其表观反应常数为单相Bi_4Ti_3O_(12)的4倍。复合光催化剂光催化活性提高的原因是Bi_4Ti_3O_(12)与g-C_3N_4之间形成了异质结,显著降低了光生电子和空穴的复合几率。外加捕获剂的实验结果表明,复合光催化剂的主要活性基团为空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)。     

Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结的原位制备及其光化学性能研究

利用Bi_4Ti_3O_(12)和TiO_2的结构相似性,以TiO_2纳米片为原料,用水热法制备了Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电镜等证实了异质结结构的形成。可见光催化反应活性的表征说明Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构相较于TiO_2或Bi_4Ti_3O_(12)性能有明显提高,光电化学表征进一步证实Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构能有效促进光生电子-空穴对的分离。实验结果还表明,这种增强作用与两相的比例密切相关,并通过控制两相比例对性能进行了优化。     

SDS修饰钨酸铋催化剂的可见光催化活性及其降解机理研究

以阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板剂,通过简单水热法制备新型可见光活性的钨酸铋(Bi_2WO_6-SDS)光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对该催化剂的结构及光化学性质进行了初步表征。在可见光照射下(λ≥420 nm),以有机染料罗丹明B(Rh B)作为降解底物,考察了Bi_2WO_6-SDS的光催化活性。结果表明,与无模板剂条件水热法制备的Bi_2WO_6-Hydro光催化剂相比,表面活性剂SDS存在对Bi_2WO_6的晶型结构和形貌特征都产生了重大影响,且Bi_2WO_6-SDS光催化剂可见光降解Rh B的活性明显增强。通过外加电子受体实验、空穴捕获实验和ESR分析表明,该光催化降解机理主要是空穴的直接氧化。     

SDS修饰钨酸铋催化剂的可见光催化活性及其降解机理研究

以阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板剂,通过简单水热法制备新型可见光活性的钨酸铋(Bi_2WO_6-SDS)光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对该催化剂的结构及光化学性质进行了初步表征。在可见光照射下(λ≥420 nm),以有机染料罗丹明B(Rh B)作为降解底物,考察了Bi_2WO_6-SDS的光催化活性。结果表明,与无模板剂条件水热法制备的Bi_2WO_6-Hydro光催化剂相比,表面活性剂SDS存在对Bi_2WO_6的晶型结构和形貌特征都产生了重大影响,且Bi_2WO_6-SDS光催化剂可见光降解Rh B的活性明显增强。通过外加电子受体实验、空穴捕获实验和ESR分析表明,该光催化降解机理主要是空穴的直接氧化。     

极性光催化剂Na_3VO_2B_6O_(11)在不同因素影响下对2,4-二氯酚降解性能的研究

采用高温固相法制备了极性光催化剂Na_3VO_2B_6O_(11)。通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis漫反射光谱(DRS)对光催化剂进行了结构表征。研究了不同因素对Na_3VO_2B_6O_(11)极性光催化剂在紫外-可见光照射下降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)光催化活性的影响。结果表明,当H_2O为溶剂时,反应30 min对50 mg/L的2,4-DCP光催化降解效率达到最高,为90%,其次是C_2H_5OH,最后是C_3H_6O;低浓度2,4-DCP的降解效率优于高浓度的;在低的发光强度下,光催化降解效率与光照强度呈正比;适量的光催化剂可以促进光催化降解,当催化剂的用量为0.20 g时,光催化降解活性最佳为94%;无机阴离子(Cl~-、CO■和PO■)有助于2,4-DCP的光催化降解,其中CO■具有最强的促进作用。     

非金属元素掺杂Bi_2O_2CO_3光催化剂的制备及光催化应用进展

Bi_2O_2CO_3是一种具有光催化活性的半导体材料,在环境、材料和能源等诸多领域具备极高的应用潜力。本文综述了非金属元素掺杂改性的Bi_2O_2CO_3可见光催化的研究进展,介绍了常用的和近期新型制备掺杂Bi_2O_2CO_3光催化材料的方法,梳理了N、I、Br等非金属元素掺杂对Bi_2O_2CO_3结构及其对污染物催化降解的影响,并展望了未来研究的重点,产业化的方向。     

Bi_(12)SiO_(20)-Bi_(12)GeO_(20)赝二元系的研究

用差热分析、X 射线物相分析等方法研究了 Bi_(12)SiO_(20)-Bi_(12)GeO_(20)赝二元系的相平衡。发现它们形成既没有最高共同成分熔点也没有最低共同成分熔点的连续固溶体相图,并观察到 Bi_(12)SiO_(20)、Bi_(12)GeO_(20)或它们形成的固溶体都在高于它们自身的熔点约30～40℃时,发生如下反应(以Bi_(12)SiO_(20) 为例):Bi_(12)SiO_(20)?6Bi_2O_3 SiO_2。在以10℃/min或5℃/min冷却时,得到大部分Bi_(12)SiO_(20)的非晶态,有部分的Bi_2O_3 的晶态物质,而SiO_2 因其量少和易形成非晶态而未观察到。     

多聚磷酸络合纳米铜降解罗明丹B研究

为增强纳米零价铜(nZVC)/H_2O_2体系在中性条件下的氧化能力,以罗明丹B(RhB)模拟染料废水为对象,对nZVC/H_2O_2/多聚磷酸(PPA)体系氧化降解RhB效果进行了研究。结果表明,反应60 min时,nZVC/H_2O_2体系中RhB的降解率为13.49%,nZVC/H_2O_2/PPA体系中RhB的降解率为89.29%;通过投加叔丁醇发现,体系中反应物种主要为HO~·;pH的改变对nZVC/H_2O_2/PPA体系氧化能力影响不大;同时,提高H_2O_2、PPA、nZVC投加量均会对RhB的降解起促进作用;降解反应遵循二级反应动力学。PPA的加入可以有效提升nZVC/H_2O_2体系在中性条件下的氧化能力,有效降解水中目标污染物。